DE102012015906A1 - Compressor cylinder head for a compressor, vehicle and method for cooling and manufacturing such a compressor cylinder head - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichterzylinderkopf mit einem Zylinderkopfgehäuse 6, mit wenigstens einem Druckventil 18 mit einem zugehörigen Druckventilkanal 17 in dem Zylinderkopfgehäuse 6, wobei der Druckventilkanal 17 einen unterhalb des Verdichterzylinderkopfes angeordneten Verdichtungsraum 8 mit einem Druckraum 16 innerhalb des Verdichterzylinderkopfes verbindet. Ferner weist der Verdichterzylinderkopf ein einen oder mehrere Kanalabschnitte aufweisendes erstes Kühlmittelkanalsystem 24 innerhalb des Zylinderkopfgehäuses 6 auf, welches mit einem den Druckraum 16 umströmenden Kühlmittel füllbar ist. Dabei ist das Zylinderkopfgehäuse 6 mit dem darin angeordneten ersten Kühlmittelkanalsystem 24 einstückig mittels eines Gussverfahrens hergestellt und weitere Kühlmittelkanäle 34 sind jeweils beidseitig des wenigstens einen Druckventilkanals 17 angeordnet. Die weiteren Kühlmittelkanäle 34 sind jeweils an wenigstens zwei Stellen mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 verbunden. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verdichter zum Erzeugen von Druckluft mit dem erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopf sowie ein Verfahren zum Kühlen und zum Herstellen eines derartigen Verdichterzylinderkopfes.The invention relates to a compressor cylinder head with a cylinder head housing 6, with at least one pressure valve 18 with an associated pressure valve channel 17 in the cylinder head housing 6, the pressure valve channel 17 connecting a compression chamber 8 arranged below the compressor cylinder head to a pressure chamber 16 within the compressor cylinder head. Furthermore, the compressor cylinder head has a first coolant channel system 24, which has one or more channel sections, within the cylinder head housing 6 and which can be filled with a coolant flowing around the pressure chamber 16. The cylinder head housing 6 with the first coolant channel system 24 arranged therein is produced in one piece by means of a casting process, and further coolant channels 34 are arranged on both sides of the at least one pressure valve channel 17. The further coolant channels 34 are each connected to the first coolant channel system 24 at at least two points. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a compressor for generating compressed air with the compressor cylinder head according to the invention and to a method for cooling and for producing such a compressor cylinder head.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichterzylinderkopf mit einem Zylinderkopfgehäuse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem den Verdichterzylinderkopf aufweisenden Verdichter zur Erzeugung von Druckluft. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen des Verdichterzylinderkopfes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10 sowie ein Verfahren zum Herstellen des Verdichterzylinderkopfes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.The invention relates to a compressor cylinder head with a cylinder head housing according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a vehicle having a compressor cylinder head having compressor for generating compressed air. Furthermore, the invention relates to a method for cooling the compressor cylinder head according to the preamble of claim 10 and a method for manufacturing the compressor cylinder head according to the preamble of claim 11.

Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, weisen vermehrt Teilsysteme auf, welche mit Druckluft betrieben werden. Dies sind beispielsweise Bremssysteme und Luftfederungen. Eine Versorgung mit Druckluft erfolgt üblicherweise über eine Druckluftversorgungseinrichtung, welche einen Verdichter aufweist. Dieser Verdichter saugt Umgebungsluft an und komprimiert sie. Durch die Kompression wird die Luft erhitzt und gibt die Wärme an den Verdichter, insbesondere den Verdichterzylinderkopf, ab. Daher ist der Verdichterzylinderkopf üblicherweise mit einem Kühlsystem versehen, um eine Überhitzung des Verdichterzylinderkopfes zu vermeiden und um die komprimierte Luft für die Aufbereitung auf ein akzeptables Temperaturniveau zu kühlen.Motor vehicles, especially commercial vehicles, increasingly have subsystems which are operated with compressed air. These are, for example, brake systems and air suspensions. A supply of compressed air usually takes place via a compressed air supply device, which has a compressor. This compressor draws in ambient air and compresses it. The compression heats the air and releases the heat to the compressor, in particular the compressor cylinder head. Therefore, the compressor cylinder head is usually provided with a cooling system to prevent overheating of the compressor cylinder head and to cool the compressed air for conditioning to an acceptable temperature level.

DE 195 35 079 A1 zeigt einen Verdichter, bei dem in dem Mantel des Zylinderkopfes als Kanäle ausgebildete Kühlmittelräume angeordnet sind, die untereinander und über einen Kühlmittelanschluss mit einer Kühlmittelquelle verbunden sind. DE 195 35 079 A1 shows a compressor in which arranged in the jacket of the cylinder head as channels coolant chambers are arranged, which are connected to each other and via a coolant connection to a coolant source.

Um die Kühlwirkung auch im Bodenbereich des Verdichterzylinderkopfes in der Nähe des Druckventils zu erzeugen, werden herkömmlicherweise separate Ventilplatten vorgesehen, auf denen das Druckventil befestigt ist.In order to produce the cooling effect in the bottom region of the compressor cylinder head in the vicinity of the pressure valve, separate valve plates are conventionally provided, on which the pressure valve is mounted.

DE 866 712 zeigt eine Ventilplatte für einen Verdichter, welche aus mehreren aufeinander geschichteten Blechen besteht. Das hat den Vorteil, dass durch Ausstanzungen in den einzelnen Blechen beim Aufeinanderschichten dieser Bleche Kanäle, insbesondere Kühlmittelkanäle, gebildet werden können. Nachteilig hierbei ist jedoch das relativ aufwendige Herstellungsverfahren einer derartigen Ventilplatte durch das zusätzliche Abdichten der einzelnen Bleche untereinander. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kühlung des Verdichterzylinderkopfes, insbesondere des Druckventilkanals, und eine Minderung der Verdichterendtemperatur der komprimierten Luft zu schaffen bei gleichzeitiger einfacher Herstellung eines derartigen Verdichterzylinderkopfes. DE 866 712 shows a valve plate for a compressor, which consists of several stacked sheets. This has the advantage that can be formed by punching in the individual sheets in the stacking of these sheets channels, especially coolant channels. The disadvantage here, however, is the relatively complicated manufacturing process of such a valve plate by the additional sealing of the individual sheets with each other. The invention is therefore an object of the invention to provide improved cooling of the compressor cylinder head, in particular the pressure valve channel, and a reduction in the compressor end temperature of the compressed air while simplifying the production of such a compressor cylinder head.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verdichterzylinderkopf nach Anspruch 1, mit einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, mit einem Verfahren zum Kühlen des Verdichterzylinderkopfes nach Anspruch 10 sowie mit einem Verfahren zum Herstellen des Verdichterzylinderkopfes nach Anspruch 11.The invention solves this object with a compressor cylinder head according to claim 1, with a motor vehicle according to claim 9, with a method for cooling the compressor cylinder head according to claim 10 and with a method for producing the compressor cylinder head according to claim 11.

Insbesondere löst die Erfindung die Aufgabe mit einem Verdichterzylinderkopf, welcher ein Zylinderkopfgehäuse mit wenigstens einem Druckventil mit einem zugehörigen Druckventilkanal in dem Zylinderkopfgehäuse aufweist, wobei der Druckventilkanal einen unterhalb des Verdichterzylinderkopfes angeordneten Verdichtungsraum mit einem Druckraum innerhalb des Verdichterzylinderkopfes verbindet. Ferner weist das Zylinderkopfgehäuse ein einen oder mehrere Kanalabschnitte aufweisendes Kühlmittelkanalsystem innerhalb des Zylinderkopfgehäuses auf, welches mit einem den Druckraum umströmendem Kühlmittel füllbar ist.In particular, the invention solves the problem with a compressor cylinder head, which has a cylinder head housing with at least one pressure valve with an associated pressure valve channel in the cylinder head housing, wherein the pressure valve channel connects a arranged below the compressor cylinder head compression space with a pressure chamber within the compressor cylinder head. Furthermore, the cylinder head housing has a coolant channel system having one or more channel sections inside the cylinder head housing, which can be filled with a coolant flowing around the pressure chamber.

Erfindungsgemäß weist das Zylinderkopfgehäuse mit dem darin angeordneten Kühlmittelkanalsystem eine einstückige Bauform auf, welche mittels eines Gussverfahrens, insbesondere mittels eines Druckgussverfahrens, kostengünstig umgesetzt wird.According to the invention, the cylinder head housing with the coolant channel system arranged therein has a one-piece construction, which is implemented cost-effectively by means of a casting method, in particular by means of a die-casting method.

Ferner weist der erfindungsgemäße Verdichterzylinderkopf weitere Kühlmittelkanäle auf, insbesondere jeweils beidseitig des wenigstens einen Druckventilkanals angeordnete weitere Kühlmittelkanäle, wobei die weiteren Kühlmittelkanäle jeweils an zwei Stellen mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem verbunden sind.Furthermore, the compressor cylinder head according to the invention further coolant channels, in particular each on both sides of the at least one pressure valve channel arranged further coolant channels, wherein the other coolant channels are each connected at two points with the first coolant channel system.

Durch die weiteren Kühlmittelkanäle wird vorteilhaft eine direkte Kühlung im Umfeld des Druckventilkanals erzeugt, wodurch sich eine geringere Wärmeeinstrahlung vom Verdichterzylinderkopf auf den Verdichterzylinder und die Verdichterzylinderwände ergibt.The additional coolant channels advantageously produce a direct cooling in the vicinity of the pressure-valve channel, which results in a lower heat radiation from the compressor cylinder head to the compressor cylinder and the compressor cylinder walls.

Die Kühlung im direkten Umfeld des Druckventilkanals verringert vorteilhaft die Verformung des Verdichterzylinders und sorgt somit für eine bessere Luftqualität und einen geringeren Ölverbrauch. Mit dem erfindungsgemäßen Verdichterzylinder lassen sich ebenfalls vorteilhaft eine Verringerung von Verkokungserscheinungen sowie eine geringere Lufttemperatur am Auslass erzielen.The cooling in the immediate vicinity of the pressure valve channel advantageously reduces the deformation of the compressor cylinder and thus ensures better air quality and lower oil consumption. With the compressor cylinder according to the invention can also be advantageously achieved a reduction of coking phenomena and a lower air temperature at the outlet.

Ferner führt die erfindungsgemäße Kühlung mittels zusätzlicher weiterer Kühlmittelkanäle im Verdichterzylinderkopf zu einer geringen Verdichtungsendtemperatur der komprimierten Luft, was sich hinsichtlich der weiteren Aufbereitung der Druckluft, insbesondere der Lufttrocknung, als besonders vorteilhaft ergibt.Furthermore, the cooling according to the invention by means of additional additional coolant channels in the compressor cylinder head leads to a low compression end temperature of the compressed air, which is particularly advantageous with regard to the further treatment of the compressed air, in particular air drying.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verdichterzylinderkopf einen Zylinderkopfdeckel auf, welcher derart ausgestaltet ist, um das Zylinderkopfgehäuse druckdicht zu verschließen. Ferner bildet der Zylinderkopfdeckel eine Druckdichte oberer Abdeckung des Kühlmittelkanals bzw. der Kühlmittelkanäle des ersten Kühlmittelkanalsystems. Der erfindungsgemäße Verdichterzylinderkopf mit einem derartigen Zylinderkopfdeckel stellt somit vorteilhaft eine einfach herstellbare Lösung dar, da der bzw. die Abschnitte des ersten Kühlmittelkanalsystems durch am Boden des Zylinderkopfgehäuses angegossene Stege im Gießverfahren gebildet werden, welche druckdicht von dem Zylinderkopfdeckel verschlossen werden können.According to a preferred embodiment of the invention, the compressor cylinder head has a Cylinder head cover, which is designed to close the cylinder head housing pressure-tight. Further, the cylinder head cover forms a pressure density upper cover of the coolant channel and the coolant channels of the first coolant channel system. The compressor cylinder head according to the invention with such a cylinder head cover thus advantageously represents a solution that can be produced simply because the portion (s) of the first coolant channel system are formed by webs cast on the bottom of the cylinder head housing in the casting process, which can be sealed pressure-tight by the cylinder head cover.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verdichterzylinderkopf eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung des ersten Kühlmittelkanalsystems in dem Zylinderkopfgehäuse auf, wobei die Ein- und Austrittsöffnung durch eine Deckfläche oder im Mantel des Zylinderkopfes angeordnet sind. Die Eintrittsöffnung dient dabei zum Einströmen des Kühlmittels und die Austrittsöffnung dient zum Ausströmen des Kühlmittels aus dem ersten Kühlmittelkanalsystem. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung beschränkt. Vielmehr sind beliebig viele Ein- und/oder Austrittsöffnungen zum Anschluss von weiteren Kühlmittelkreisläufen denkbar. Weiterhin ist es denkbar, dass die ersten Kühlmittelkanäle mit dem Zylinderkopfgehäuse am Zylinder fluidisch verbunden sind, und dass Ein- und/oder Austrittsöffnung im Bereich des Zylindergehäuses angeordnet sind.In a further preferred embodiment of the invention, the compressor cylinder head has an inlet opening and an outlet opening of the first coolant channel system in the cylinder head housing, wherein the inlet and outlet openings are arranged by a top surface or in the jacket of the cylinder head. The inlet opening serves for the inflow of the coolant and the outlet opening serves for the outflow of the coolant from the first coolant channel system. However, the invention is not limited to an inlet opening and an outlet opening. Rather, any number of inlet and / or outlet openings for connection of further coolant circuits are conceivable. Furthermore, it is conceivable that the first coolant channels are fluidically connected to the cylinder head housing on the cylinder, and that inlet and / or outlet opening are arranged in the region of the cylinder housing.

Durch geeignetes Positionieren der Ein- und Austrittsöffnungen lassen sich vorteilhaft günstige Strömungseigenschaften des Kühlmittels erzeugen.By suitable positioning of the inlet and outlet openings can advantageously produce favorable flow characteristics of the coolant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die beidseitig des Druckventilkanals angeordneten weiteren Kühlmittelkanäle zueinander einen Abstand auf, der kleiner ist, als die Länge des Druckventils. Bevorzugt verlaufen die weiteren Kühlmittelkanäle jeweils zwischen dem Druckventilkanal und dem Befestigungselement zur Befestigung des Druckventils. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Druckventilen mit zwei Befestigungselementen beschränkt. Handelt es sich bei dem verwendeten Druckventil um ein kürzeres Druckventil mit nur einem Befestigungselement, wird erfindungsgemäß eine Wanddicke des Zylinderkopfgehäuses zwischen dem weiteren Kühlmittelkanal und dem Druckventilkanal von 2 mm bis 5 mm eingehalten. Durch diesen relativ geringen Abstand der weiteren Kühlmittelkanäle zu dem Druckventilkanal wird vorteilhaft eine große Kühlwirkung erzielt, da die Kühlung direkt an der Stelle erfolgt, an der die höchsten Temperaturen auftreten, nämlich im Boden des Zylinderkopfgehäuses am Druckventilkanal.According to a further embodiment of the invention, the further coolant channels arranged on both sides of the pressure-valve channel have a distance from one another which is smaller than the length of the pressure-operated valve. The further coolant channels preferably extend in each case between the pressure valve channel and the fastening element for fastening the pressure valve. However, the invention is not limited to the use of pressure valves with two fasteners. If the pressure valve used is a shorter pressure valve with only one fastening element, a wall thickness of the cylinder head housing between the further coolant channel and the pressure valve channel of 2 mm to 5 mm is maintained according to the invention. By this relatively small distance of the other coolant channels to the pressure valve channel is advantageously achieved a large cooling effect, since the cooling takes place directly at the point at which the highest temperatures occur, namely in the bottom of the cylinder head housing at the pressure valve channel.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Verschließen von einem oder mehreren Abschnitten des ersten Kühlmittelkanalsystems vorgesehen, so dass eine mäanderförmige Strömung des Kühlmittels durch das erste Kühlmittelkanalsystem und den weiteren Kühlmittelkanälen in dem Boden des Zylinderkopfgehäuses erfolgt. Durch das Verschließen von einem oder mehreren Teilabschnitten wird vorteilhaft eine bessere Strömungseigenschaft erzielt, so dass auch in ungünstigen Betriebszuständen, wie beispielsweise ein geringer Kühlwasserstrom, eine hohe Verdichterlast und eine hohe Temperatur durch hohe Drehzahlen, ein Aufkochen des Kühlmittels und damit verbundene Kavitationen vorteilhaft vermieden werden.In a further embodiment of the invention, a closure of one or more sections of the first coolant channel system is provided, so that a meandering flow of the coolant through the first coolant channel system and the other coolant channels in the bottom of the cylinder head housing takes place. By closing off one or more sections, a better flow characteristic is advantageously achieved, so that even in unfavorable operating conditions, such as, for example, a low cooling water flow, a high compressor load and a high temperature due to high speeds, boil-up of the coolant and associated cavitations are advantageously avoided ,

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verdichterzylinderkopf an den weiteren Kühlmittelkanälen im Zylinderkopfgehäuse von außen Abdichtungen auf. Diese Abdichtungen erfolgen bevorzugt mittels Verkugelungen oder Deckel bzw. Kappen, welche in die Öffnung der weiteren Kühlmittelkanäle einpressbar und/oder verklebbar sind. Das Verschließen erfolgt dabei mit oder ohne eines Dichtmittels, insbesondere eines Flüssigdichtmittels zur Sicherung der Abdichtung. Das hat den Vorteil, dass die weiteren Kühlmittelkanäle nach außen im Zylinderkopfgehäuse druckdicht verschlossen sind und kein Kühlmittel entweichen kann.In a further preferred embodiment of the invention, the compressor cylinder head on the other coolant channels in the cylinder head housing from the outside seals. These seals are preferably carried out by means of Verkugelungen or cover or caps, which can be pressed into the opening of the other coolant channels and / or glued. The closing takes place with or without a sealant, in particular a liquid sealant to secure the seal. This has the advantage that the other coolant channels are sealed pressure-tight to the outside in the cylinder head housing and no coolant can escape.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die weiteren Kühlmittelkanäle eine Form im Querschnitt auf, deren Wandausdehnung auf der zum Druckventilkanal liegenden Seite größer ist als die nach oben und unten zeigenden Querschnittsseiten des weiteren Kühlmittelkanals. Insbesondere weisen die weiteren Kühlmittelkanäle eine ovale oder rechteckige Querschnittsform auf. Das hat den Vorteil, dass durch die größere Wandoberfläche nahe des Druckventilkanals eine größere Kühlwirkung am Druckventilkanal erzielt wird. Da über die Querschnittsform Einfluss auf die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels genommen werden kann, lässt sich durch eine geeignete Querschnittsform die Kühlung über die Regulierung der Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels verbessern.According to a further preferred embodiment of the invention, the further coolant channels have a shape in cross-section whose wall extent is greater on the side lying to the pressure valve channel than the upwardly and downwardly facing cross-sectional sides of the further coolant channel. In particular, the further coolant channels have an oval or rectangular cross-sectional shape. This has the advantage that a larger cooling effect on the pressure valve channel is achieved by the larger wall surface near the pressure valve channel. Since the flow rate of the coolant can be influenced by the cross-sectional shape, cooling by regulating the flow rate of the coolant can be improved by a proper cross-sectional shape.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die weiteren Kühlmittelkanäle verschiedene Querschnitte, insbesondere verschiedene Querschnittsformen, auf. Bei unterschiedlicher Wanddicke zwischen dem Druckventilkanal und dem weiteren Kühlmittelkanal auf beiden Seiten des Druckventilkanals kann somit vorteilhaft durch Variation des Querschnittes des Kühlmittelkanals eine Korrelation von Kühlmittelkanaldurchmesser und zugehöriger Wandstärke vorgenommen werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer gleichmäßigen Kühlung des Druckventilkanals, wodurch sich Verformungen des Zylinders vermeiden lassen.In a further embodiment of the invention, the further coolant channels have different cross sections, in particular different cross-sectional shapes. With different wall thickness between the pressure valve channel and the further coolant channel on both sides of the pressure valve channel can thus be made advantageously by varying the cross section of the coolant channel, a correlation of coolant channel diameter and associated wall thickness. This results in the advantage of uniform cooling the pressure valve channel, which can avoid deformations of the cylinder.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen weiteren Kühlmittelkanäle lässt sich ferner vorteilhaft durch verschiedene Durchmesser der weiteren Kühlmittelkanäle ein unterschiedlicher Wärmeeintrag an den unterschiedlichen Druckventilkanälen regulieren. Eine derartige Regulierung des Wärmeeintrags ist besonders vorteilhaft bei mehrstufigen Verdichtern.When using the further coolant channels according to the invention, it is furthermore advantageously possible to regulate a different heat input at the different pressure valve channels by means of different diameters of the further coolant channels. Such a regulation of the heat input is particularly advantageous in multi-stage compressors.

Die Erfindung löst die o. g. Aufgabe ferner mit einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, welches mindestens einen Verdichter zum Erzeugen von Druckluft mit mindestens einem erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopf aufweist.The invention solves the o. G. Task further with a vehicle, in particular a motor vehicle, which has at least one compressor for generating compressed air with at least one compressor cylinder head according to the invention.

Des Weiteren löst die Erfindung die o. g. Aufgabe mit einem Verfahren zum Kühlen des erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopfes. Dazu wird das Kühlmittel durch eine Eintrittsöffnung im Zylinderkopfgehäuse in das erste Kühlmittelkanalsystem geführt. Dort wird das Kühlmittel durch wenigstens einen Abschnitt des ersten Kühlmittelkanalsystems im Zylinderkopfgehäuse sowie durch weitere, insbesondere jeweils beidseitig des Druckventilkanals, angeordnete Kühlmittelkanäle geleitet. Die weiteren Kühlmittelkanäle sind jeweils an wenigstens zwei Stellen direkt mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem verbunden. Über eine Austrittsöffnung gelangt das Kühlmittel zurück in einen Kühlmittelkreislauf, beispielsweise der Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des ersten Kühlmittelkanalsystems und der weiteren Kühlmittelkanäle entsteht vorteilhaft eine Strömungsbewegung im Verdichterzylinderkopf, die im Wesentlichen parallel zur Zylinderdeckelfläche verläuft.Furthermore, the invention solves the above-mentioned. Task with a method for cooling the compressor cylinder head according to the invention. For this purpose, the coolant is guided through an inlet opening in the cylinder head housing in the first coolant channel system. There, the coolant is passed through at least a portion of the first coolant channel system in the cylinder head housing and by further, in particular in each case on both sides of the pressure valve channel, arranged coolant channels. The further coolant channels are each connected directly to the first coolant channel system at at least two locations. Via an outlet opening, the coolant passes back into a coolant circuit, for example, the coolant circuit of the internal combustion engine. The inventive arrangement of the first coolant channel system and the other coolant channels advantageously creates a flow movement in the compressor cylinder head, which extends substantially parallel to the cylinder cover surface.

Durch den Verlauf des Kühlmittels nahe am Druckventilkanal, lässt sich der Verdichterzylinderkopf vorteilhaft dort kühlen, wo die höchsten Temperaturen auftreten. Dadurch lässt sich eine geringere Erwärmung des Zylinderkopfes und somit eine verringerte Erwärmung der Zylinderwand erzielen, was vorteilhaft zu einer geringeren Verformung des Zylinders sowie zu einer Verringerung der Verdichtungsendtemperatur der komprimierten Luft führt.Due to the course of the coolant close to the pressure valve channel, the compressor cylinder head can be advantageous cool there where the highest temperatures occur. As a result, a lower heating of the cylinder head and thus a reduced heating of the cylinder wall can be achieved, which advantageously leads to a lower deformation of the cylinder and to a reduction in the compression end temperature of the compressed air.

Schließlich löst die Erfindung die o. g. Aufgabe mit einem Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopfes. Dazu wird das Zylinderkopfgehäuse mit dem darin angeordneten Kühlmittelkanalsystem einstückig mittels eines Gussverfahrens, insbesondere mittels eines Druckgussverfahrens, hergestellt.Finally, the invention solves the o. G. Task with a method for producing the compressor cylinder head according to the invention. For this purpose, the cylinder head housing with the coolant channel system arranged therein is produced in one piece by means of a casting method, in particular by means of a die-casting method.

Bei dem Gussverfahren ist vorgesehen, am Boden des Zylinderkopfgehäuses angegossene Stege zur Bildung des ersten Kühlmittelkanalsystems zu erzeugen, wobei das erste Kühlmittelkanalsystem ein oder mehrere Kanalabschnitte aufweist. Das derart erzeugte erste Kühlmittelkanalsystem befindet sich im Wesentlichen in der Mantelfläche des Zylinderkopfgehäuses sowie in evtl. vorhandenen Wänden des Zylinderkopfgehäuses, die den Druckraum umgeben.In the casting method, it is provided to produce webs cast on the bottom of the cylinder head housing to form the first coolant channel system, the first coolant channel system having one or more channel sections. The thus generated first coolant channel system is located substantially in the lateral surface of the cylinder head housing and in possibly existing walls of the cylinder head housing, which surround the pressure chamber.

Im Boden des erfindungsgemäßen Zylinderkopfgehäuses werden weitere Kühlmittelkanäle, insbesondere jeweils beidseitig des Druckventilkanals, angeordnet, wobei die weiteren Kühlmittelkanäle jeweils an wenigstens zwei Stellen mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem verbunden werden.In the bottom of the cylinder head housing according to the invention further coolant channels, in particular each on both sides of the pressure valve channel, are arranged, wherein the further coolant channels are connected in each case at least two points with the first coolant channel system.

Ein derart einstückig ausgebildetes Zylinderkopfgehäuse ist mittels des Druckgussverfahrens und gleichzeitiger oder anschließender Einbringung der weiteren Kühlmittelkanäle in der Nähe der Druckventilkanäle besonders einfach und kostengünstig in der Herstellung.Such an integrally formed cylinder head housing is particularly simple and inexpensive to manufacture by means of the die casting process and simultaneous or subsequent introduction of the other coolant channels in the vicinity of the pressure valve channels.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die weiteren Kühlmittelkanäle im Wesentlichen parallel und werden mittels Schieber oder Kernzügen bei Druckgussverfahren quer im Boden des Zylinderkopfgehäuses erzeugt. Durch ein derartiges Herstellungsverfahren sind vorteilhaft konische oder pyramidenstumpfförmige, strömungsgünstige Kanalformen mit oder ohne Nachbearbeitung möglich. Bei der Nachbearbeitung wird die sich zwischen Schieber und Gussform gebildete Gusshaut durch Fräsen und/oder Bohren nachbearbeitet.According to a preferred embodiment of the invention, the further coolant channels extend substantially parallel and are produced by means of slides or core pulls in die-casting processes transversely in the bottom of the cylinder head housing. By such a manufacturing method advantageously conical or truncated pyramid, streamlined channel shapes with or without post-processing are possible. During finishing, the cast skin formed between the slide and the casting mold is reworked by milling and / or drilling.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Nachbearbeitung der weiteren Kühlmittelsysteme 34 in einem Arbeitsschritt mittels geeignetem Bohr- und/oder Fräswerkzeug. Dabei werden die durch den Schieber gebildeten Kühlmittelkanäle 34 geglättet und mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 verbunden. Eine derartige Nachbearbeitung sorgt vorteilhaft für eine sichere Verbindung der weiteren Kühlmittelkanäle 34 mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24.In a preferred embodiment of the invention, the post-processing of the further coolant systems takes place 34 in one step by means of a suitable drilling and / or milling tool. In this case, the coolant channels formed by the slide 34 smoothed and with the first coolant channel system 24 connected. Such post-processing advantageously ensures a secure connection of the further coolant channels 34 with the first coolant channel system 24 ,

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die weiteren Kühlmittelkanäle durch Bohrungen quer im Boden des Zylinderkopfgehäuses erzeugt. Auf diese Weise wird eine kostengünstige Herstellung des Verdichterzylinders erzielt. Weisen alle Bohrungen einen gleichen Durchmesser auf und sind alle Bohrungen parallel, ist die Herstellung besonders kostengünstig.According to an alternative embodiment of the invention, the further coolant channels are produced by bores transversely in the bottom of the cylinder head housing. In this way, a cost-effective production of the compressor cylinder is achieved. If all holes have the same diameter and all holes are parallel, the production is particularly cost-effective.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die weiteren Kühlmittelkanäle durch Fräsen quer im Boden des Zylinderkopfgehäuses erzeugt. Durch derartiges Fräsen lassen sich verschiedene Durchmesser und verschiedene Formen in der Querschnittsfläche, insbesondere eine ovale oder rechteckige Querschnittsfläche, erzeugen. Das hat den Vorteil, dass die Fließmenge des Kühlmittels an unterschiedlichen Stellen reguliert werden kann, um eine spezielle Kühlwirkung zu erzielen.According to a further alternative embodiment of the invention, the further coolant channels are produced by milling transversely in the bottom of the cylinder head housing. By such milling can be different diameters and different shapes in the cross-sectional area, in particular an oval or rectangular Cross-sectional area, generate. This has the advantage that the flow rate of the coolant can be regulated at different locations in order to achieve a special cooling effect.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus den anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:Further embodiments of the invention will become apparent from the claims and from the embodiments explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung eines Verdichterzylinderkopfes gemäß dem Stand der Technik in einem Längsschnitt, 1 1 is a schematic representation of a compressor cylinder head according to the prior art in a longitudinal section,

2 eine Teildarstellung eines Schnittes durch einen Verdichterzylinderkopf mit zwei Druckventilen und 2 a partial view of a section through a compressor cylinder head with two pressure valves and

3 eine Draufsicht eines Schnittes durch die Teildarstellung des Verdichterzylinderkopfes gemäß 2. 3 a plan view of a section through the partial view of the compressor cylinder head according to 2 ,

1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Verdichters zum Erzeugen von Druckluft, insbesondere für Druckluftbremseinrichtungen von Kraftfahrzeugen gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a schematic partial view of a compressor for generating compressed air, in particular for Druckluftbremseinrichtungen of motor vehicles according to the prior art.

Zum Erzeugen von Druckluft ist ein Zylinder 2 dargestellt mit einem in Richtung der Längsachse des Zylinders 2 bewegbaren Kolben 4. Zwischen Kolben 4 und Zylinderkopfgehäuse 6 befindet sich ein Verdichtungsraum 8 in dem angesaugte Luft komprimiert wird.To generate compressed air is a cylinder 2 shown with a in the direction of the longitudinal axis of the cylinder 2 movable piston 4 , Between pistons 4 and cylinder head housing 6 there is a compression room 8th is compressed in the sucked air.

Das Zylinderkopfgehäuse 6 ist mit dem Zylinder 2 verbunden, wobei zwischen Zylinderkopfgehäuse 6 und Zylinder 2 eine Zylinderkopfdichtung 10 angeordnet ist.The cylinder head housing 6 is with the cylinder 2 connected, between cylinder head housing 6 and cylinders 2 a cylinder head gasket 10 is arranged.

Ferner weist der Zylinderkopf einen Saugraum 12 und einen Saugventilkanal 13 auf, wobei am unteren Ende des Saugventilkanals 13 ein Saugventil 14 angeordnet ist. Außerdem weist der Zylinderkopf einen Druckraum 16 und einen Druckventilkanal 17 auf, wobei am oberen Ende des Druckventilkanals 17 ein Druckventil 18 angeordnet ist.Furthermore, the cylinder head has a suction chamber 12 and a suction valve channel 13 on, being at the bottom of the suction valve channel 13 a suction valve 14 is arranged. In addition, the cylinder head has a pressure chamber 16 and a pressure valve channel 17 on, being at the upper end of the pressure valve channel 17 a pressure valve 18 is arranged.

Zur Kühlung des Druckraums 16 sind im Mantel des Zylinderkopfgehäuses 6 und in einer Wand 20 zwischen Druckraum 16 und Saugraum 12 Kühlmittelkanäle 22 angeordnet, die untereinander zum Leiten eines Kühlmittels verbunden sind.For cooling the pressure chamber 16 are in the jacket of the cylinder head housing 6 and in a wall 20 between pressure chamber 16 and suction room 12 Coolant channels 22 arranged, which are connected to each other for conducting a coolant.

Um die Kühlmittelkanäle 22 von oben zu verschließen, weist der Verdichterzylinderkopf einen hier nicht dargestellten Zylinderkopfdeckel auf, welcher über eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 23 lösbar mit dem Zylinderkopfgehäuse 6 verbunden ist.To the coolant channels 22 to close from above, the compressor cylinder head has a cylinder head cover, not shown here, which has a threaded bore 23 detachable with the cylinder head housing 6 connected is.

Funktionsmäßig wird die zu verdichtende Luft über den Saugraum 12 und durch das Saugventil 14 aufgrund der Abwärtsbewegung des Kolbens 4 in dem Zylinder 2 angesaugt. Die Luft wird in den Verdichtungsraum 8 geführt, wo sie bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 verdichtet wird. Die verdichtete Luft wird durch den Druckventilkanal 17 und das Druckventil 18 in den Druckraum 16 gepresst, wo sie für einen nicht weiter dargestellten Verbraucher zur Verfügung steht. Die Funktionsweise des Verdichters ist in 1 durch Pfeile dargestellt.Functionally, the air to be compressed via the suction chamber 12 and through the suction valve 14 due to the downward movement of the piston 4 in the cylinder 2 sucked. The air is in the compression chamber 8th led, where they at upward movement of the piston 4 is compressed. The compressed air is through the pressure valve channel 17 and the pressure valve 18 in the pressure room 16 Pressed where it is available for a consumer not shown. The operation of the compressor is in 1 represented by arrows.

Bei der Komprimierung der Luft in dem Verdichter wird diese Luft stark erwärmt, wobei die Erwärmung mit steigendem Förderdruck und steigender Umdrehungszahl des Verdichters wächst. Die Wärmeeinstrahlung wird vom Verdichterzylinderkopf auf den Zylinder 2 übertragen. Eine starke Erwärmung der Zylinderwände führt jedoch zu Verformungen und damit zu einem höheren Ölverbrauch. Ferner entstehen Verkokungen aufgrund der starken Erwärmung. Um die mit den bekannten Verdichtern erzeugte Kühlwirkung zu erhöhen, weist der erfindungsgemäße Verdichterzylinderkopf weitere Kühlmittelkanäle auf.When compressing the air in the compressor, this air is heated strongly, the heating increases with increasing delivery pressure and increasing number of revolutions of the compressor. The heat radiation is from the compressor cylinder head to the cylinder 2 transfer. However, a strong warming of the cylinder walls leads to deformations and thus to a higher oil consumption. Furthermore, coking arises due to the strong warming. In order to increase the cooling effect generated by the known compressors, the compressor cylinder head according to the invention has further coolant channels.

2 zeigt eine Teildarstellung eines Schnittes durch einen Verdichterzylinderkopf mit zwei Druckventilen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Zylinderkopfgehäuse 6 ist in einem Stück ausgeführt, insbesondere aus einem Aludruckgussteil. Zum Kühlen der komprimierten Luft in den Druckräumen 16 ist um die Druckräume 16 in dem Zylinderkopfgehäuse 6 ein erstes Kühlmittelkanalsystem 24 angeordnet, welches aus einem oder mehreren Kanalabschnitten besteht. Das in 2 dargestellte erste Kühlmittelkanalsystem 24 wird nach oben von einem hier nicht darstellten Zylinderkopfdeckel druckdicht verschlossen und weist hier nicht weiter dargestellte Ein- und Austrittsöffnungen auf. 2 shows a partial view of a section through a compressor cylinder head with two pressure valves according to an embodiment of the invention. The cylinder head housing 6 is made in one piece, in particular of an aluminum die cast part. For cooling the compressed air in the pressure chambers 16 is around the pressure chambers 16 in the cylinder head housing 6 a first coolant channel system 24 arranged, which consists of one or more channel sections. This in 2 illustrated first coolant channel system 24 is sealed pressure-tight upwards by a cylinder head cover, not shown here, and has here not further shown inlet and outlet openings.

Bevorzugt wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopfes eine Gussform bereitgestellt, die die Form des Verdichterzylinderkopfgehäuses 6, des Druckraums 16, der Druckventilkanäle 17 und des ersten Kühlmittelkanalsystems 24 festlegt.For the production of the compressor cylinder head according to the invention, a casting mold is preferably provided which has the shape of the compressor cylinder head housing 6 , the pressure chamber 16 , the pressure valve channels 17 and the first coolant channel system 24 sets.

Das erste Kühlmittelkanalsystem 24 wird von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel durchströmt. In dieser Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kühlmittel um Kühlwasser, insbesondere mit Zusätzen, z. B. zum Frost- und/oder Korrosionsschutz. Alternativ kann es jedoch zweckmäßig sein, anstatt Kühlwasser auch Kühlöl zu verwenden.The first coolant channel system 24 is traversed by a gaseous or liquid coolant. In this embodiment of the invention, the coolant is cooling water, in particular with additives, for. B. for frost and / or corrosion protection. Alternatively, it may be appropriate to use cooling oil instead of cooling water.

Der Boden des Zylinderkopfgehäuses 6 ist über den Verdichtungsraum 8 des Zylinders 2 angeordnet, so dass die komprimierte Luft durch die Druckventilkanäle 17 und die Druckventile 18 gepresst wird. Über den Druckventilkanälen 17 ist jeweils eine Ventillamelle 28 angeordnet, welche mittels geeigneter Befestigungselemente 30 gehalten wird. Ferner sind zwei Ventilfänger 32 dargestellt, welche in bekannter Weise zum Abfangen der gleichfalls dargestellten, die Druckventilkanäle 17 überdeckenden Ventillamellen 28 dienen. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch nicht auf eine besondere Ausführungsform des Druckventils 18 festgelegt.The bottom of the cylinder head housing 6 is over the compression space 8th of the cylinder 2 arranged so that the compressed air through the Pressure valve channels 17 and the pressure valves 18 is pressed. Above the pressure valve channels 17 each is a valve lamella 28 arranged, which by means of suitable fasteners 30 is held. There are also two valve catches 32 shown, which in a known manner to intercept the likewise shown, the pressure valve channels 17 covering valve blades 28 serve. In principle, however, the invention is not limited to a particular embodiment of the pressure valve 18 established.

Zur Verbesserung der Kühlung des Verdichterzylinderkopfes und der komprimierten Luft weist der erfindungsgemäße Verdichterzylinderkopf weitere Kühlmittelkanäle 34 auf, die jeweils beidseitig des Druckventilkanals 17 angeordnet sind. Sie kühlen vorteilhaft das Umfeld des Druckventilkanals 17, in dem wegen der höheren Strömungsgeschwindigkeit der Luft die meiste Wärme aus der warmen Luft in den Zylinderkopf abgegeben wird.To improve the cooling of the compressor cylinder head and the compressed air, the compressor cylinder head according to the invention further coolant channels 34 on, each on both sides of the pressure valve channel 17 are arranged. They cool advantageous the environment of the pressure valve channel 17 in which, because of the higher flow velocity of the air, most of the heat is released from the warm air into the cylinder head.

Die weiteren Kühlmittelkanäle 34 werden durch Bohren oder durch Fräsen in Querrichtung im Boden des Zylinderkopfgehäuses 6 erzeugt oder aber beim Gießvorgang des Zylinderkopfgehäuses 6 durch Schieber oder Kernzüge berücksichtigt.The other coolant channels 34 are made by drilling or by milling in the transverse direction in the bottom of the cylinder head housing 6 generated or during the casting process of the cylinder head housing 6 considered by slide or core pulls.

Ist es bei der Herstellung der weiteren Kühlmittelkanäle 34 mittels Schieber beim Gussverfahren nicht möglich, die weiteren Kühlmittelkanäle 34 passend zu gießen, ist eine Nachbearbeitung der weiteren Kühlmittelkanäle 34 vorteilhaft. Da das Gussmittel geringfügig auch zwischen der Gussform und dem Schieber verläuft, wird der Schieber an der zweiten Verbindungsstelle eines Kühlmittelkanals der weiteren Kühlmittelkanäle 34 mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 nicht ganz bis zum Kühlmittelkanal des ersten Kühlmittelkanalsystems 24 herangeführt. Somit wird zumindest an der zweiten Verbindungsstelle die Bildung einer Gusshaut vermieden.Is it in the production of the other coolant channels 34 not possible by means of slide during the casting process, the other coolant channels 34 suitable to pour, is a reworking of the further coolant channels 34 advantageous. Since the casting agent also extends slightly between the casting mold and the slide, the slide at the second connection point of a coolant channel of the other coolant channels 34 with the first coolant channel system 24 not quite to the coolant channel of the first coolant channel system 24 introduced. Thus, the formation of a casting skin is avoided at least at the second connection point.

Die Nachbearbeitung erfolgt nach dem Gussverfahren mittels geeignetem Bohr- und/oder Fräswerkzeug, um die Gusshaut an der ersten Verbindungsstelle eines Kühlmittelkanals der weiteren Kühlmittelkanäle 34 mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 zu entfernen und eine Verbindung zwischen dem weiteren Kühlmittelkanal 34 und dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 an der zweiten Verbindungsstelle herzustellen. Dabei erfolgt die Nachbearbeitung bevorzugt in einem Arbeitsschritt durch die vom Schieber hinterlassene Öffnung im Zylinderkopfgehäuse 6, wobei der Öffnungsbereich extra geglättet wird, um eine bessere Oberflächengüte zu erzielen, damit die Öffnungen anschließend druckdicht verschlossen werden können.The post-processing takes place after the casting process by means of a suitable drilling and / or milling tool to the casting skin at the first connection point of a coolant channel of the other coolant channels 34 with the first coolant channel system 24 to remove and connect between the other coolant channel 34 and the first coolant channel system 24 at the second connection point. The reworking is preferably carried out in one step by the left behind by the slide opening in the cylinder head housing 6 , In which the opening area is extra smoothed in order to achieve a better surface finish, so that the openings can then be sealed pressure-tight.

Um die Schieber nach dem Gussverfahren aus dem Werkstück zu entfernen, weisen die Schieber eine sich mit zunehmender Schieberlänge verjüngende Querschnittsform auf, insbesondere eine konische Form. Dies erfordert zur Nachbearbeitung in einem Arbeitsschritt geeignetes Bohr- bzw. Fräswerkzeug, welches an die verschiedenen Durchmesser bzw. Querschnittsformen der weiteren Kühlmittelkanäle 34 angepasst ist, beispielsweise ein Fräswerkzeug, welches vorne einen kleinen Querschnitt aufweist und hinten einen großen Querschnitt.In order to remove the slides from the workpiece by the casting process, the slides have a cross-sectional shape tapering with increasing slide length, in particular a conical shape. This requires for post-processing in one step suitable drilling or milling tool, which to the different diameters or cross-sectional shapes of the other coolant channels 34 is adapted, for example, a milling tool, which has a small cross section front and rear a large cross section.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel zur Nachbearbeitung der weiteren Kühlmittelkanäle 34 beschränkt. Vielmehr ist eine Nachbearbeitung mittels geeigneten Fräswerkzeugs auch von oben durch das erste Kühlmittelkanalsystem 24 möglich. Dies erfordert jedoch mehrere Arbeitsschritte zur Nachbearbeitung jeweils eines Kühlmittelkanals der weitern Kühlmittelkanäle 34.The invention is not, however, to the embodiment described above for post-processing of the other coolant channels 34 limited. Rather, a post-processing by means of suitable milling tool also from above through the first coolant channel system 24 possible. However, this requires several steps for reworking each of a coolant channel of the other coolant channels 34 ,

Ferner ist es denkbar mit dem Schieber auch alle Verbindungsstellen zwischen dem Kühlmittelkanal 34 und dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 herzustellen.It is also conceivable with the slide and all connection points between the coolant channel 34 and the first coolant channel system 24 manufacture.

Schließlich sorgt die Nachbearbeitung durch Glättung der weitern Kühlmittelkanäle 34 vorteilhaft für eine bessere Strömungseigenschaft des Kühlmittels.Finally, the post-processing ensures by smoothing the other coolant channels 34 advantageous for a better flow characteristic of the coolant.

Damit die weiteren Kühlmittelkanäle 34 möglichst nahe am Druckventilkanal 17 liegen, werden sie bevorzugt zwischen dem Druckventilkanal 17 und den Befestigungselementen 30 des Druckventils 18 angeordnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung der weiteren Kühlmittelkanäle 34 beschränkt. Vielmehr sind jedwede Anordnungen der weiteren Kühlmittelkanäle 34 im nahen Umfeld des Druckventilkanals 17 denkbar, so dass der Abstand der von beiden Seiten des Druckventilkanals 17 angeordneten weiteren Kühlmittelkanäle 34 zueinander kleiner ist als die Länge des zugehörigen Druckventils 18.So that the other coolant channels 34 as close as possible to the pressure valve channel 17 lie, they are preferred between the pressure valve channel 17 and the fasteners 30 of the pressure valve 18 arranged. However, the invention is not based on such an arrangement of the further coolant channels 34 limited. Rather, any arrangements of the further coolant channels 34 in the immediate vicinity of the pressure valve channel 17 conceivable, so that the distance from both sides of the pressure valve channel 17 arranged further coolant channels 34 each other is smaller than the length of the associated pressure valve 18 ,

3 zeigt eine Draufsicht eines Schnittes durch die Teildarstellung des erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopfes gemäß 2. Durch eine Eintrittsöffnung 36 strömt das Kühlmittel in das erste Kühlmittelkanalsystem 24 in das Zylinderkopfgehäuse 6. Das Kühlmittelkanalsystem 24 ist derart ausgelegt, so dass das Kühlmittel die über den Druckventilkanälen 17 liegenden Druckräume 16 (s. 2) umströmt. Durch eine Austrittsöffnung 38 strömt das Kühlmittel nach Durchströmen des Verdichterzylinderkopfes aus diesem heraus. 3 shows a plan view of a section through the partial view of the compressor cylinder head according to the invention according to 2 , Through an entrance opening 36 the coolant flows into the first coolant channel system 24 in the cylinder head housing 6 , The coolant channel system 24 is designed so that the coolant over the pressure valve channels 17 lying pressure chambers 16 (S. 2 ) flows around. Through an outlet 38 the coolant flows out of the compressor cylinder head after flowing through it.

Das erste Kühlmittelkanalsystem 24 ist gemäß 3 mit weiteren Kühlmittelkanälen 34 verbunden. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den weiteren Kühlmittelkanälen 34 um im Wesentlichen parallele Bohrungen quer im Boden des Zylinderkopfgehäuses 6. Die Bohrungen verlaufen zwischen dem Druckventilkanal 17 und den Befestigungselementen 30 des Druckventils 18 derart, dass sie an zwei Stellen eine Verbindung mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem 24 bilden.The first coolant channel system 24 is according to 3 with additional coolant channels 34 connected. In the in 3 illustrated embodiment, it is in the other coolant channels 34 around essentially parallel holes across in the bottom of the cylinder head housing 6 , The bores extend between the pressure valve channel 17 and the fasteners 30 of the pressure valve 18 such that it connects to the first coolant channel system at two locations 24 form.

Bevorzugt weisen die weiteren Kühlmittelkanäle 34 Verengungen auf, damit eine ausreichende Strömung des Kühlmittels durch die weiteren Kühlmittelkanäle 34 sichergestellt wird. Alternativ können auch einzelne Abschnitte des ersten Kühlmittelsystems 24 verschlossen werden, so dass das Kühlmittel mäanderförmig durch das erste Kühlmittelkanalsystem 24 und den weiteren Kühlmittelkanälen 34 geführt wird. Es ist auch denkbar, das erste Kühlmittelkanalsystem 24 bereits beim Gussvorgang derart auszubilden, dass nur einzelne Teilabschnitte des ersten Kühlmittelkanalsystems 24 erzeugt werden. Das hat den Vorteil, dass keine Abschnitte des ersten Kühlmittelkanalsystems 24 nachträglich verschlossen werden brauchen.Preferably, the other coolant channels 34 Constrictions on, so that a sufficient flow of the coolant through the other coolant channels 34 is ensured. Alternatively, individual sections of the first coolant system 24 be closed, so that the coolant meandering through the first coolant channel system 24 and the other coolant channels 34 to be led. It is also conceivable, the first coolant channel system 24 Already during the casting process in such a way that only individual sections of the first coolant channel system 24 be generated. This has the advantage that no sections of the first coolant channel system 24 need to be closed later.

Der Durchmesser eines Kühlmittelkanals wirkt sich auf die Fließgeschwindigkeit und die Durchflussmenge des Kühlmittels und somit auf die Kühlwirkung aus. Der Durchmesser der weiteren Kühlmittelkanäle 34 kann beispielsweise der Lage des jeweiligen Kühlmittelkanals angepasst werden. Bei unterschiedlicher Wanddicke zwischen dem Druckventilkanal 17 und dem weiteren Kühlmittelkanal 34 auf beiden Seiten des Druckventilkanals 17 kann eine Korrelation von Kühlmittelkanaldurchmesser und Wanddicke erfolgen, so dass von beiden Seiten des Druckventilkanals 17 die gleiche Kühlwirkung erzielt wird. Eine gleichmäßige Kühlwirkung wirkt sich vorteilhaft auf etwaige Verformungen des Zylinders 2 aus.The diameter of a coolant channel affects the flow rate and the flow rate of the coolant and thus the cooling effect. The diameter of the other coolant channels 34 For example, the position of the respective coolant channel can be adjusted. With different wall thickness between the pressure valve channel 17 and the further coolant channel 34 on both sides of the pressure valve channel 17 can be a correlation of coolant channel diameter and wall thickness, so that from both sides of the pressure valve channel 17 the same cooling effect is achieved. A uniform cooling effect has an advantageous effect on any deformations of the cylinder 2 out.

Handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopf um einen Zylinderkopf für einen mehrstufigen Verdichter, lassen sich durch verschiedene Durchmesser der weiteren Kühlmittelkanäle 34 unterschiedliche Wärmeerträge an den verschiedenen Druckventilkanälen 17 regulieren.If the compressor cylinder head according to the invention is a cylinder head for a multi-stage compressor, different diameter of the further coolant channels can be used 34 different heat yields at the different pressure valve channels 17 regulate.

Die Bohröffnungen im Zylinderkopfgehäuse 6 werden durch Abdichtungen 40, insbesondere Verkugelungen oder Deckel, nach Außen verschlossen. Die Abdichtungen 40 werden in die Bohröffnungen eingepresst oder geklebt, wobei zum zusätzlichen Abdichten ein Flüssigdichtmittel verwendet werden kann.The drill holes in the cylinder head housing 6 be through seals 40 , in particular Verkugelungen or cover, closed to the outside. The seals 40 are pressed or glued into the drill holes, wherein a liquid sealant can be used for additional sealing.

Das Kühlmittel durchströmt somit nicht nur das erste Kühlmittelkanalsystem 24 in der oben angegeben Weise, sondern durchströmt auch die weiteren Kühlmittelkanäle 34 im nahen Umfeld der Druckventilkanäle 17. Dadurch wird die Kühlwirkung des erfindungsgemäßen Verdichterzylinderkopfes gegenüber einem herkömmlichen Verdichterzylinderkopf verbessert bei gleichzeitiger einfacher und kostengünstiger Herstellung.The coolant thus not only flows through the first coolant channel system 24 in the manner indicated above, but also flows through the other coolant channels 34 in the immediate vicinity of the pressure valve channels 17 , As a result, the cooling effect of the compressor cylinder head according to the invention over a conventional compressor cylinder head is improved while simpler and cheaper production.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf gebohrte, parallele weitere Kühlmittelkanäle 34 beschränkt. Vielmehr können die weiteren Kühlmittelkanäle 34 je nach Anforderung beliebig ausgestaltet sein.However, the invention is not limited to drilled, parallel additional coolant channels 34 limited. Rather, the other coolant channels 34 be configured as required.

Durch Fräsen oder bei Verwendung geeigneter Schieber im Gussverfahren lassen sich beispielsweise beliebige Querschnittsformen der weiteren Kühlmittelkanäle 34 erzeugen. Die Erfindung hat erkannt, dass durch eine ovale oder rechteckige Querschnittsform eine größere Wandoberfläche nahe des Druckventilkanals 17 erzeugt wird und somit eine größere Kühlwirkung erzielt werden kann.By milling or when using suitable slide in the casting process, for example, any cross-sectional shapes of the other coolant channels can be 34 produce. The invention has recognized that by an oval or rectangular cross-sectional shape, a larger wall surface near the pressure valve channel 17 is generated and thus a greater cooling effect can be achieved.

Der erfindungsgemäße Verdichterzylinderkopf kann für einen Einzylinder-Verdichter wie auch für einen Mehrzylinder-Verdichter ausgebildet sein. Für den Fall, dass es sich bei dem Verdichter um einen Mehrzylinder-Verdichter handelt, werden die weiteren Kühlmittelkanäle 34 an allen Zylindern angeordnet, um eine gleichmäßige Kühlwirkung zu erzielen. Handelt es sich bei dem Verdichter um einen mehrstufigen Verdichter, können die weiteren Kühlmittelkanäle je nach bedarf an einzelnen Verdichterstufen oder an allen Verdichterstufen angeordnet sein.The compressor cylinder head according to the invention may be designed for a single-cylinder compressor as well as for a multi-cylinder compressor. In the event that the compressor is a multi-cylinder compressor, the other coolant channels become 34 arranged on all cylinders to achieve a uniform cooling effect. If the compressor is a multi-stage compressor, the further coolant channels can be arranged as required at individual compressor stages or at all compressor stages.

Sämtliche in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Offenbarung der Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Kombinationen von Einzelmerkmalen als offenbart zu betrachten.All mentioned in the foregoing description and in the claims features according to the invention can be used individually as well as in any combination with each other. The disclosure of the invention is therefore not limited to the described or claimed feature combinations. Rather, all combinations of individual features are to be regarded as revealed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Zylindercylinder
44
Kolbenpiston
66
ZylinderkopfgehäuseCylinder head housing
88th
Verdichtungsraumcompression chamber
1010
ZylinderkopfdichtungCylinder head gasket
1212
Saugraumsuction
1313
SaugventilkanalSaugventilkanal
1414
Saugventilsuction
1616
Druckraumpressure chamber
1717
DruckventilkanalPressure valve channel
1818
Druckventilpressure valve
2020
Wandwall
2222
KühlmittelkanäleCoolant channels
2323
Bohrungdrilling
2424
erstes Kühlmittelkanalsystemfirst coolant channel system
2828
Ventillamellevalve blade
3030
Befestigungselementfastener
3232
Ventilfängervalve stop
34 34
weitere Kühlmittelkanäleadditional coolant channels
3636
Eintrittsöffnunginlet opening
3838
Austrittsöffnungoutlet opening
4040
Abdichtung (Verkugelung oder Deckel)Sealing (Verkugelung or cover)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19535079 A1 [0003] DE 19535079 A1 [0003]
  • DE 866712 [0005] DE 866712 [0005]

Claims (15)

Verdichterzylinderkopf mit einem Zylinderkopfgehäuse (6), mit wenigstens einem Druckventil (18) mit einem zugehörigen Druckventilkanal (17) in dem Zylinderkopfgehäuse (6), wobei der Druckventilkanal (17) einen unterhalb des Verdichterzylinderkopfes angeordneten Verdichtungsraum (8) mit einem Druckraum (16) innerhalb des Verdichterzylinderkopfes verbindet, und ein einen oder mehrere Kanalabschnitte aufweisendes erstes Kühlmittelkanalsystem (24) innerhalb des Zylinderkopfgehäuses (6), welches mit einem den Druckraum (16) umströmenden Kühlmittel füllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkopfgehäuse (6) mit dem darin angeordneten ersten Kühlmittelkanalsystem (24) einstückig mittels eines Gussverfahrens, insbesondere mittels eines Druckgussverfahrens, hergestellt ist und weitere Kühlmittelkanäle (34) im Zylinderkopfgehäuse (6), insbesondere jeweils beidseitig des wenigstens einen Druckventilkanals (17), angeordnet sind, wobei die weiteren Kühlmittelkanäle (34) jeweils an wenigstens zwei Stellen mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem (24) verbunden sind.Compressor cylinder head with a cylinder head housing ( 6 ), with at least one pressure valve ( 18 ) with an associated pressure valve channel ( 17 ) in the cylinder head housing ( 6 ), wherein the pressure valve channel ( 17 ) a compression space arranged below the compressor cylinder head ( 8th ) with a pressure chamber ( 16 ) within the compressor cylinder head, and a first coolant channel system having one or more channel sections ( 24 ) within the cylinder head housing ( 6 ), which with a pressure chamber ( 16 ) is flowing fillable coolant, characterized in that the cylinder head housing ( 6 ) with the first coolant channel system ( 24 ) is manufactured in one piece by means of a casting process, in particular by means of a die-casting process, and further coolant channels ( 34 ) in the cylinder head housing ( 6 ), in particular in each case on both sides of the at least one pressure valve channel ( 17 ), wherein the further coolant channels ( 34 ) in each case at at least two points with the first coolant channel system ( 24 ) are connected. Verdichterzylinderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zylinderkopfdeckel, welcher derart ausgestaltet ist, um das Zylinderkopfgehäuse (6) sowie das erste Kühlmittelkanalsystem (24) druckdicht zu verschließen.Compressor cylinder head according to claim 1, characterized by a cylinder head cover which is designed to hold the cylinder head housing ( 6 ) as well as the first coolant channel system ( 24 ) pressure-tight. Verdichterzylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Eintrittsöffnung (36) und eine Austrittsöffnung (38) des ersten Kühlmittelkanalsystems (24) in dem Zylinderkopfgehäuse (6) zum Einströmen bzw. Ausströmen des Kühlmittels, wobei die Eintrittsöffnung (36) und die Austrittsöffnung (38) durch eine Deckfläche oder im Mantel des Zylinderkopfgehäuses (6) angeordnet sind.Compressor cylinder head according to claim 1 or 2, characterized by an inlet opening ( 36 ) and an outlet opening ( 38 ) of the first coolant channel system ( 24 ) in the cylinder head housing ( 6 ) for the inflow or outflow of the coolant, wherein the inlet opening ( 36 ) and the exit opening ( 38 ) through a top surface or in the jacket of the cylinder head housing ( 6 ) are arranged. Verdichterzylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden beidseitig des Druckventilkanals (17) angeordneten weiteren Kühlmittelkanäle (34) zueinander kleiner ist, als die Länge des zu dem Druckventilkanals (17) zugehörigen Druckventils (18) oder eine Wanddicke des Zylinderkopfgehäuses (6) zwischen dem weiteren Kühlmittelkanal (34) und dem Druckventilkanal (17) 2 mm bis 5 mm beträgt.Compressor cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the two sides of the pressure valve channel ( 17 ) arranged further coolant channels ( 34 ) is smaller than the length of the pressure to the valve channel ( 17 ) associated pressure valve ( 18 ) or a wall thickness of the cylinder head housing ( 6 ) between the further coolant channel ( 34 ) and the pressure valve channel ( 17 ) Is 2 mm to 5 mm. Verdichterzylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verschließungen zur Bildung von Abschnitten in dem ersten Kühlmittelkanalsystem (24) derart, dass eine mäanderförmige Strömung des Kühlmittels durch das erste Kühlmittelkanalsystem (24) und den weiteren Kühlmittelkanälen (34) erfolgt.Compressor cylinder head according to one of the preceding claims, characterized by closures for forming sections in the first coolant channel system ( 24 ) such that a meandering flow of the coolant through the first coolant channel system ( 24 ) and the other coolant channels ( 34 ) he follows. Verdichterzylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Abdichtungen (40) von Öffnungen im Zylinderkopfgehäuse (6) der weiteren Kühlmittelkanäle (34), insbesondere mittels Verkugelungen oder Deckel, die einpressbar und/oder verklebbar sind.Compressor cylinder head according to one of the preceding claims, characterized by seals ( 40 ) of openings in the cylinder head housing ( 6 ) of the further coolant channels ( 34 ), in particular by means of Verkugelungen or cover, which can be pressed in and / or glued. Verdichterzylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (34) eine Form im Querschnitt aufweisen, deren Wandausdehnung auf der zum Druckventilkanal (17) liegenden Seite größer ist als die nach oben und unten zeigenden Wandausdehnungen, insbesondere eine ovale oder rechteckige Form.Compressor cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the further coolant channels ( 34 ) have a shape in cross-section whose wall extent on the pressure valve channel ( 17 ) lying side is greater than the upward and downward wall expansions, in particular an oval or rectangular shape. Verdichterzylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (34) verschiedene Querschnitte, insbesondere Querschnittsflächen, aufweisen.Compressor cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the further coolant channels ( 34 ) have different cross-sections, in particular cross-sectional areas. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Verdichter zum Erzeugen von Druckluft mit einem Verdichterzylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Vehicle, in particular motor vehicle, characterized by a compressor for generating compressed air with a compressor cylinder head according to one of claims 1 to 8. Verfahren zum Kühlen eines Verdichterzylinderkopfes, wobei der Verdichterzylinderkopf ein Zylinderkopfgehäuse (6) mit wenigstens einem Druckventil (18) mit einem zugehörigen Druckventilkanal (17) aufweist, welcher einen unterhalb des Verdichterzylinderkopfes angeordneten Verdichtungsraum (8) mit einem Druckraum (16) innerhalb des Verdichterzylinderkopfes verbindet, sowie ein einen oder mehrere Kanalabschnitte aufweisendes erstes Kühlmittelkanalsystem (24) innerhalb des Zylinderkopfgehäuses (6) aufweist, welcher mit einem den Druckraum (16) umströmenden Kühlmittel gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel wenigstens abschnittsweise durch das erste Kühlmittelkanalsystem (24) sowie durch weitere Kühlmittelkanäle (34), insbesondere jeweils beidseitig des wenigstens einen Druckventilkanals (17) angeordnete weitere Kühlmittelkanäle (34), geleitet wird.A method for cooling a compressor cylinder head, wherein the compressor cylinder head is a cylinder head housing ( 6 ) with at least one pressure valve ( 18 ) with an associated pressure valve channel ( 17 ), which has a compression chamber (below the compressor cylinder head) ( 8th ) with a pressure chamber ( 16 ) within the compressor cylinder head, as well as a one or more channel sections exhibiting first coolant channel system ( 24 ) within the cylinder head housing ( 6 ), which with a the pressure chamber ( 16 ) is filled around flowing coolant, characterized in that the coolant at least partially through the first coolant channel system ( 24 ) as well as through further coolant channels ( 34 ), in particular in each case on both sides of the at least one pressure valve channel ( 17 ) arranged further coolant channels ( 34 ). Verfahren zum Herstellen eines Verdichterzylinderkopfes, wobei der Verdichterzylinderkopf ein Zylinderkopfgehäuse (6) mit wenigstens einem Druckventil (18) mit einem zugehörigen Druckventilkanal (17) aufweist, welcher einen unterhalb des Verdichterzylinderkopfes angeordneten Verdichtungsraum (8) mit einem Druckraum (16) innerhalb des Verdichterzylinderkopfes verbindet, sowie ein einen oder mehrere Kanalabschnitte aufweisendes erstes Kühlmittelkanalsystem (24) innerhalb des Zylinderkopfgehäuses (6) aufweist, welches mit einem den Druckraum (16) umströmenden Kühlmittel füllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkopfgehäuse (6) mit dem darin angeordneten ersten Kühlmittelkanalsystem (24) einstückig mittels eines Gussverfahrens, insbesondere mittels eines Druckgussverfahrens, hergestellt wird und weitere Kühlmittelkanäle (34) im Zylinderkopfgehäuse (6), insbesondere jeweils beidseitig des wenigstens einen Druckventilkanals (17), angeordnet werden, wobei die weiteren Kühlmittelkanäle (34) jeweils an wenigstens zwei Stellen mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem (24) verbunden werden.A method of manufacturing a compressor cylinder head, wherein the compressor cylinder head is a cylinder head housing ( 6 ) with at least one pressure valve ( 18 ) with an associated pressure valve channel ( 17 ), which has a compression chamber (below the compressor cylinder head) ( 8th ) with a pressure chamber ( 16 ) within the compressor cylinder head, as well as a one or more channel sections exhibiting first coolant channel system ( 24 ) within the cylinder head housing ( 6 ), which with a the pressure chamber ( 16 ) flowing around coolant can be filled, characterized in that the cylinder head housing ( 6 ) with the first coolant channel system ( 24 ) is produced in one piece by means of a casting process, in particular by means of a die-casting process, and further coolant channels ( 34 ) in the cylinder head housing ( 6 ), in particular in each case on both sides of the at least one pressure valve channel ( 17 ), wherein the further coolant channels ( 34 ) in each case at at least two points with the first coolant channel system ( 24 ) get connected. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (34) im Wesentlichen parallel verlaufen und mittels Schieber oder Kernzügen beim Gussverfahren des Zylinderkopfgehäuses (6) hergestellt werden.Method according to claim 11, characterized in that the further coolant channels ( 34 ) run substantially parallel and by means of slide or core pulls in the casting process of the cylinder head housing ( 6 ) getting produced. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachbearbeitung der weiteren Kühlmittelkanäle (34) in einem Arbeitsschritt mittels geeignetem Bohrwerkzeug und/oder Fräswerkzeug erfolgt, wobei die durch den Schieber gebildeten weiteren Kühlmittelkanäle (34) geglättet und mit dem ersten Kühlmittelkanalsystem (24) verbunden werden.A method according to claim 12, characterized in that a post-processing of the further coolant channels ( 34 ) is carried out in one step by means of a suitable drilling tool and / or milling tool, wherein the further coolant channels formed by the slide ( 34 ) and with the first coolant channel system ( 24 ) get connected. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (34) mittels Bohrungen in dem Zylinderkopfgehäuse (6) hergestellt werden.Method according to claim 11, characterized in that the further coolant channels ( 34 ) by means of bores in the cylinder head housing ( 6 ) getting produced. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlmittelkanäle (34) in dem Zylinderkopfgehäuse (6) mittels eines Fräsverfahrens hergestellt werden.Method according to claim 11, characterized in that the further coolant channels ( 34 ) in the cylinder head housing ( 6 ) are produced by means of a milling process.
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